基于MLR-ANN算法的地应力场反演与裂缝预测

张伯虎, 胡尧, 王燕, 陈伟, 罗超

2024, 46(3): 1-12. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2022.08.20.01

摘要 ( 122 )

HTML ( 15)

PDF (3743KB) ( 153 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

中国页岩气储层埋藏深，受构造运动影响，地应力分布规律复杂，传统方法很难准确反演区域地应力大小和方向°提出多元线性回归和人工神经网络的耦合算法，对川南长宁—建武区块的页岩气储层及周边地应力场进行反演，并采用综合破裂系数法，对储层裂缝进行预测，划分裂缝发育区域。研究表明，基于多元回归和神经网络的耦合算法能准确反演区域的地应力场分布规律。研究区的地应力以挤压应力为主，方向在 NE115°左右。受构造运动产生的断层周边应力较为集中，易发育剪切裂缝，裂缝以发育和较发育程度为主。研究区在邻近龙马溪组底部的五峰组上段和构造大断层部位裂缝发育程度较高。研究成果对该区块完善页岩气开采的井网布置、压裂优化设计和套管损坏防治等有一定的参考价值。

基于重加权L1的ATpV正则化叠前反演方法

潘树林, 陈耀杰, 尹成, 苟其勇, 张洞君

2024, 46(3): 13-26. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2022.08.20.02

摘要 ( 73 )

HTML ( 1)

PDF (25920KB) ( 122 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

地震叠前反演能够准确获取地下储层介质的各类参数，是油气的勘探与开发中重要技术之一。然而，地震反演是典型的病态问题，为了克服此问题，通常使用正则化约束目标函数，来减轻反演问题的病态性。但是正则化约束忽略了地层边界的振幅信息，使用重加权方法可以很好地克服这一问题，更好地恢复稀疏性。提出了一种基于重加权L1 的 ATpV 正则化叠前三参数反演方法（ATpV-L1 方法），首次将重加权 L1 方法与 ATpV 方法结合，并引入到叠前反演中。采用交替方向乘子算法（ADMM）建立反演框架，对目标函数进行分块优化，有效提高了收敛速度。首先，介绍ATpV-L1 方法，建立了基于 ATpV-L1 的叠前反演目标函数；然后，应用理论模拟数据对比新方法和 ATpV 方法反演结果，验证了方法的效果；最后，使用实际数据进行实验分析，进一步验证了 ATpV-L1 方法的反演精度及可行性。实验结果表明，提出的 ATpV-L1 方法可以有效恢复反演结果的稀疏性，提高反演精度。

川东南页岩气储层的岩石物理特征分析

刘文革, 尹成, 陈康, 田发发, 彭达

2024, 46(3): 27-36. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2022.09.10.03

摘要 ( 92 )

HTML ( 5)

PDF (5779KB) ( 90 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

四川盆地志留系龙马溪组页岩因富含有机质、埋藏深度适中的特点，已成为国内页岩气勘探的主要层位之一。页岩气储层非均质性强，物性参数所表现出的各向异性及脆性特征会受到多种因素的影响，不利于勘探中的测井解释和地震“甜点”的预测。基于以上原因，在四川长宁双河、重庆华蓥山三百梯等野外地质露头剖面采集页岩样品，利用 X 射线衍射分析页岩的矿物成分及含量，在实验条件下研究围压和温度的变化对地震速度的影响，确定地震速度与矿物成分的关系，以及页岩各向异性参数的变化规律。研究成果在一定程度上揭示了川东南地区含气储层黏土含量对页岩各向异性和脆性的控制作用，并总结出各向异性参数变化的经验关系，从而为岩石物理建模、各向异性参数反演以及脆性评价等提供地质依据。

深层页岩气水平井双层靶体优选及效益评估

罗静超, 闫建平, 石学文, 钟光海, 郑马嘉

2024, 46(3): 37-49. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2022.08.17.01

摘要 ( 69 )

HTML ( 2)

PDF (2585KB) ( 70 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

川南泸州地区五峰组—龙马溪组深层(>3500m)页岩气富集，为保障页岩气增产稳产的开发目标，需要实现龙一

_{1}

$_1$ 亚段页岩气的立体动用。利用岩芯、测井及生产等资料，对研究区深层页岩气地层开展了储层特征、储层品质定量化评价及压裂高度模拟等方面的研究，结合储层品质定量化评价和压裂高度模拟建立了一种深层页岩气水平井双层靶体智能优选及效益评估方法。研究结果表明：1)龙一

_{1}

$_1$ 亚段由深到浅整体物性变差，龙一

_{1}^{1}

$_1^1$ —龙一

_{1}^{3}

$_1^3$ 小层以I类甜点为主，龙一

_{1}^{4}

$_1^4$ 小层以II类甜点为主，厚度达40余米。2)深层页岩气储层水平井靶体智能优选方法可快速得到两套靶体优选的深度、甜点品质、压裂高度和水平井靶体效益评估

Q

$Q$ 值等信息。3)第一套靶体效益评估的平面优势区域与目前产量高的井区相符合，结合龙一

_{1}^{4}

$_1^4$ 小层的靶体效益评估

Q

$Q$ 值和部分已建立第二套靶体水平井的实际产量，认为川南深层页岩气储层第二套靶体具有一定的开发价值和潜力，且明确了两套靶体平面上的优势区域，为深层页岩气储层双层靶体的规模化实现及产量预测提供了依据。

沙湾凹陷上乌尔禾组储层特征及控制因素分析

胡婷婷, 余海涛, 吴晨骁, 关键, 于景维

2024, 46(3): 50-65. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2022.03.14.01

摘要 ( 64 )

HTML ( 3)

PDF (27692KB) ( 96 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

沙湾凹陷上乌尔禾组成藏条件同玛湖凹陷相似，但储层基本特征以及控制因素较为模糊，阻碍了该地区目的储层进一步勘探和开发。在前人研究基础上，利用岩芯观察、薄片、扫描电镜、压汞及物性等研究手段，对研究区上乌尔禾组分段的储层岩石学特征、储集特征及控制因素进行详细分析。结果表明，乌一段岩性以砂砾岩为主，储集空间以原生粒间孔为主，普遍见片状片弯状喉道，属于特低孔特低渗储层；乌二段岩性以含砾砂岩为主，储集空间以原生粒间孔和粒间溶孔为主，发育片状喉道，属于低孔中低渗储层。沉积和成岩因素为储层质量主要控制因素，沉积环境和凝灰质含量控制优质储层的分布和储集性能，成岩因素中压实作用对储层物性影响最大，胶结和溶蚀作用造成储层物性进一步产生差异，异常压力对储层质量有一定的改善。以上因素造成乌二段孔隙结构较为复杂，储层质量相对较好。

胆碱基DES在EOR及CCUS中的应用与展望

白佳佳, 陈掌星, 康毅力, 陈明君, 陶磊

2024, 46(3): 66-76. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2022.11.24.01

摘要 ( 90 )

HTML ( 1)

PDF (2416KB) ( 80 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

深共晶溶剂（Deep Eutectic Solvent， DES）具有低饱和蒸气压、不易燃、不易爆、无毒、易降解、电化学和热稳定性好等优点。 DES 具有很好的表面活性， DES 中的氢键网络与阴、阳离子表面活性剂具有很好的协同驱油作用。关于DES 与常用表面活性剂的协同作用研究尚处于起步阶段，二者复配体系提高采收率（Enhanced Oil Recovery， EOR）机理尚不明确。在全面分析归纳总结胆碱基 DES 物理化学性质的基础上，探究了 DES 及其与阴或阳离子表面活性剂复配体系 EOR 机理，揭示了 DES 吸收二氧化碳机理，提出了 DES 在稠油油藏、低渗透油藏 EOR 以及碳捕集、利用与封存（Carbon Capture， Utilization and Storage， CCUS）中的应用建议。研究结果对 DES 在 EOR 和 CCUS 的应用推广具有重要的指导意义。

水合物快速生成技术及装置

葛坤, 魏皓琦, 王佳琪, 张昕宇

2024, 46(3): 77-93. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2022.06.28.02

摘要 ( 71 )

HTML ( 2)

PDF (1257KB) ( 78 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

气体水合物技术在天然气固态储运、海水淡化和 CO₂ 封存等领域有着广阔的应用前景，水合物快速生成是制约水合物技术应用的关键问题之一；由于对水合物快速生成的研究起步较晚，水合物反应器研制发展尚未成熟，生成速率达不到工业要求。如何提高水合物生成速率，实现水合物的快速生成是实现气体水合物技术应用亟待解决的问题之一。结合水合物的生成机理，分析了制约水合物快速生成的影响因素；回顾了各类水合物快速生成装置的结构和原理，从传质传热角度解析了各类反应器的优缺点，并对未来的研究方向提供几点建议：对有良好应用前景的装置加强改进，逐步扩大规模；结合高科技装备，构建新型反应器；构建一个标准的反应器评价体系。

南缘深层高温高压井出砂临界压差预测研究

马都都, 蒋贝贝, 刘涛, 吴越, 何园

2024, 46(3): 94-101. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2022.11.24.26

摘要 ( 82 )

HTML ( 1)

PDF (1770KB) ( 63 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

深层超高压水平井出砂预测困难且针对性研究较少，难以制定合理有效的控砂和防砂措施，油田产量和经济效益受到较大的影响。综合考虑井筒内流体流动、高温差下井壁岩石的应力变化、流体渗流效应、地应力在井壁上的复杂分布、地层压力衰竭及水侵因素对出砂的影响，建立了适用于南缘深层高温高压井出砂临界压差的预测模型。分析表明，高生产压差是深井出砂的主导因素；高产造成的井筒与地层的温差会在井壁产生应力，影响井壁稳定性；生产后期地层孔隙压力下降会增大井筒周向应力，地层水侵会降低岩石强度，两者均会增大出砂风险；采用南缘实例井进行出砂压差验证后结果较吻合，研究成果可为类似深层高温高压井出砂临界压差预测和合理生产压差制定提供理论指导。

浅海高压立管涡激振动及疲劳特性分析工艺

姜玉峰, 徐万海

2024, 46(3): 102-108. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2022.06.20.01

摘要 ( 69 )

HTML ( 0)

PDF (605KB) ( 34 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

随着东海油气资源的不断开发，开发成本较低的自升式平台将得到广泛应用。立管所在海洋环境复杂多变，其结构长度与直径比值较大，在海流作用下会发生涡激振动。采用尾流振子模型对高压立管涡激振动响应进行预报，并基于 DNV 规范，根据 S-N 曲线法对结构疲劳进行计算。模型通过有限差分法进行离散求解。研究重点关注顶张力对立管的涡激振动及疲劳特性影响。结果表明，顶张力会影响立管的涡激振动响应，并进一步改变结构的疲劳寿命，影响结构安全性。

非插入式液压智能分控技术研究与应用

葛嵩, 袁辉, 于志刚, 李新妍

2024, 46(3): 109-116. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2022.04.12.01

摘要 ( 66 )

HTML ( 0)

PDF (1816KB) ( 33 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

注水调配是油田实现注水井有效注水的重要手段。目前，涠洲海域多采用裸眼射孔完井，注水管柱为桥式偏心管柱或同心集成管柱，注水层位平均 4～6 层。井眼轨迹复杂，狗腿度大，需要依靠钢丝作业投捞水嘴完成调配，作业难度大、时间长、成功率偏低，且占用井口影响高产井作业。为提高智能化和精细化，设计了非插入式液压分控注水管柱以及配套的液压控制智能注水工具，可依靠地面控制系统完成地面智能在线测调。建立配水器水嘴模型，通过实验确定摩擦系数，精确描述流量压力关系，提高分注精度。通过管柱设计和管柱摩阻计算，在涠洲 6-13 油田 A6 井进行了非插入式液压智能分控技术应用，实现了液压精细分控，突破了温度高、井眼轨迹复杂、井深大的应用难题，测调效率提高了 90%，分注精度达到油藏指标的 95%

高含硫气田集输SCADA安全评估方法

杨力, 秦红梅, 谢添一, 耿新宇

2024, 46(3): 117-129. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2023.11.07.01

摘要 ( 71 )

HTML ( 1)

PDF (2394KB) ( 39 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

油气能源基础设施安全越来越受到组织化攻击威胁，因此，对能源基础设施尤其是对高含硫气田集输 SCADA系统安全状态识别就显得尤为必要。为了揭示高含硫气田集输 SCADA 系统安全评估中随机性和不完全性对安全状态评估结果的影响，提出了基于云模型改进白化权函数的灰云安全评估方法。首先，对评估结果进行等级划分，设计了组合权重优化模型；然后，按照专家评分细则确定出样本矩阵，利用云模型改进白化权函数，形成灰色评估权矩阵；最后，结合优化后的权重通过逐级评估得到系统最终的风险值并确定系统风险评估状态。以 3 个实际应用场景为例，验证了方法的有效性。研究结果表明，与层次分析法、变异系数法、线性加权和乘法加权法比较，组合优化赋权方法的离散度为 0.456，线性加权和乘法加权的离散度为 0.514 和 0.860，层次分析法和变异系数法的离散度为 1.294 和 1.225，提出的组合优化赋权模型的离散度最小，表明此方法比其他方法更有效；将 SCADA 安全评估中风险指标信息不完全性与专家知识的不完全性和随机性结合起来，不仅能定性评估和预测整体 SCADA 系统的安全状态，而且实现二级指标风险量化；该模型能揭示各风险指标的脆弱程度，为下一步安全加固提供方向。本研究不仅有利于识别高含硫气田SCADA 系统安全状态，而且为其他行业安全评估提供了参考。

能量计量体系下多气源管网运行优化研究

刘诗桃, 周军, 刘翠, 秦一雄, 梁光川

2024, 46(3): 130-146. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2022.03.22.01

摘要 ( 75 )

HTML ( 2)

PDF (969KB) ( 46 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对全国“一张网”的多气源天然气供应格局现状，传统的体积计量交易体系已不适合中国天然气管道的运营与发展，使用能量计量更能体现出天然气本身具有的能量特征，促进天然气市场的整合与升级。在考虑天然气能量计量体系实施方案和非居民用户对天然气气质需求的基础上，创新性地提出了能量计量体系下多气源管网运行优化模型，模型以管道运营利润最大化为目标，以气源供气量和全线增压方式为决策变量。将所建模型应用于国内某长输管道，并利用 GAMS/ANTIGONE 求解器获得了模型最优解。结果表明，不同能量计量体系实施方案下优化结果均优于现场实际运行方案，最高提升了 32.05% 的运营利润。其中，购气成本在管道运营成本中占比最高，受各气源气价、供气量和热值的综合影响；管输成本和压气站运行成本受各气源供气量的间接影响；需求节点处天然气热值含量越高，售气收益越高。

考虑压力能利用的数据中心供能系统优化运行

杨威, 陈能聪, 张安安, 李繁茂, 莫紫妍

2024, 46(3): 147-158. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2022.09.10.01

摘要 ( 68 )

HTML ( 0)

PDF (682KB) ( 46 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对天然气管网压力能未被充分利用且应用场景适应性不足等问题，在数据中心高能耗、碳污染问题日益突出的背景下，提出一种含天然气压力能综合利用的数据中心供能系统优化运行方法。首先，设计了考虑天然气压力能发电制冷综合利用的数据中心供能系统架构。然后，基于㶲分析理论建立了天然气压力能发电、制冷出力特性模型，考虑数据中心 IT 设备能耗以及散热特性，建立了数据中心电功率需求模型和冷功率需求模型。其次，综合考虑配电网供能约束、燃气轮机、吸收式制冷机功率约束和电池充放电功率约束，以日运行费用最低为目标函数构建优化调度模型。最后，根据西南地区某天然气调压站、某 A 级数据中心能耗需求数据设置算例进行仿真，验证了所提系统方案及优化方法的可行性和经济性。

芯轴悬挂器高强度螺纹结构设计及评价研究

刘洋, 佘扬周, 练章华, 易先中

2024, 46(3): 159-169. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2022.01.18.01

摘要 ( 79 )

HTML ( 3)

PDF (14640KB) ( 70 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了防止芯轴下端连接螺纹强度不足而造成失效事故，采用高温高压套管柱设计计算方法、有限元数值模拟和实验手段，对芯轴材料进行了力学性能实验，开发了一种用于芯轴悬挂器高强度螺纹结构，并在极限复合载荷下对该螺纹进行了三维有限元计算。研究结果表明，拉扭压复合载荷对外螺纹强度影响较大，压缩载荷对内螺纹内台肩第一牙应力影响较大，内外螺纹其余部位相对安全。拉伸载荷在一定程度缓解了上扣扭矩对内外螺纹台肩部位的影响。从计算结果得到内外螺纹整体上应力小于材料允许的屈服极限，且螺纹接头接触压力均大于外在流体压力，可以形成有效密封，研究结果为芯轴悬挂器螺纹结构的选型和使用提供理论基础。

高速注采储气库井套管螺纹密封性研究

宋巍, 周岩, 吴艳, 杨燕, 叶盛军

2024, 46(3): 170-178. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2022.02.20.01

摘要 ( 76 )

HTML ( 4)

PDF (2120KB) ( 94 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

套管螺纹密封性是影响周期性高速注采作业的储库气井安全性的关键因素，因此保证储气库井的密封性完整极其重要。需要重点研究储气库井注采过程中对其套管柱密封性的影响，特别是循环注采过程中产生的交变载荷对储气库套管柱特殊螺纹接头密封结构性能的影响。基于有限元法理论，针对中国北部某储气库井所选用的特殊螺纹接头，结合储气库井实际工况和现场数据，建立套管接头螺纹有限元计算模型，研究了循环注采条件下，温度、注采压力、轴向载荷及点蚀对储气库套管螺纹密封状态的影响。结果表明，温度对套管螺纹接头的结构完整性和密封完整性影响较小，注采压力、轴向载荷和点蚀对其影响较大，需控制在一个较低值。研究可为储气库井套管柱密封失效判定及其套管柱设计提供参考。

WC-Co硬质合金冲蚀模型研究及应用

艾国生, 张波, 冯春宇, 张新庆, 蒋继苇

2024, 46(3): 179-188. DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2022.07.12.01

摘要 ( 69 )

HTML ( 6)

PDF (5921KB) ( 40 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

WC-Co 硬质合金是制造固定式节流阀阀芯的主要材料，高压天然气携带着井底杂质颗粒在节流阀节流降压的过程中，对节流阀的核心部件阀芯产生冲蚀破坏。因此，以牌号为 YG15 的 WC-Co 硬质合金为研究对象，构建室内冲蚀实验平台，以确定 YG15 硬质合金的冲蚀模型并结合仿真验证。将冲蚀模型进一步应用至固定式节流阀冲蚀仿真中，预测固定式节流阀阀芯的使用寿命。研究结果表明，确定了 YG15 硬质合金的冲击角函数和在 90°冲击角下的速度指数为 2.48；当冲蚀角度由 30°增加至 90°时， YG15 硬质合金靶材的冲蚀磨损量由 847.1 mg 增加至 1 235.6 mg；固定式节流阀冲蚀最严重的部位位于节流孔处，冲蚀磨损率随颗粒质量流率的增大而增大；对固定式节流阀进行寿命预测，在颗粒质量流较小的情况下，对节流阀固定油嘴保持一年一换；在颗粒质量流较大时，保持半年内更换一次。

当期目录